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1、第二講 地圖投影和坐標(biāo)系統(tǒng),GIS在平面上處理地圖要素，這些地圖要素代表地球表面的空間要素 地圖要素的位置基于坐標(biāo)系，空間要素的位置基于用經(jīng)緯度值表示的地理網(wǎng)格 地圖投影：地理格網(wǎng)坐標(biāo)系 用在一起的地圖圖層必須基于相同坐標(biāo)系 坐標(biāo)系不同的數(shù)字地圖必須先經(jīng)過處理 處理：投影和重新投影 投影：將數(shù)字地圖從經(jīng)緯度值轉(zhuǎn)換成二維坐標(biāo) 重新投影：從一種坐標(biāo)系轉(zhuǎn)成另一種坐標(biāo)系,主要內(nèi)容,一、地理格網(wǎng) 二、地圖投影 三、坐標(biāo)系 四、arcinfo投影和投影變換,一、地理格網(wǎng),地理格網(wǎng)是地球表面空間要素的定位參照系統(tǒng)，由經(jīng)線和緯線組成。 地理格網(wǎng)雖然用于球形的地球表面，但地理格網(wǎng)與平面坐標(biāo)相似，原點(diǎn)為本初子午線
2、與赤道的交點(diǎn) 經(jīng)度值相當(dāng)于坐標(biāo)系統(tǒng)x值，緯度值相當(dāng)于y值 GIS中赤道以北的緯度值為正，以南為負(fù)，東半球經(jīng)度值為正，西半球?yàn)樨?fù),二、地圖投影,1、地圖的投影 由于球面的不可展示性，為了用平面坐標(biāo)來表示球面上目標(biāo)的空間位置，必須進(jìn)行球面坐標(biāo)到平面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，這就是地圖的投影變換。 2、地圖投影的分類 1）按變形的性質(zhì)可分為等角投影，等積投影，等距投影； 2）按展開方式可分方位投影、圓柱投影、圓錐投影； 3）按投影 面積與地球相割或相切可分為割投影和切投影。,投影面和球面的關(guān)系,圓錐投影,圓柱投影,方位投影,正軸 斜軸 橫軸,,幾種投影方式展開圖： 方位投影展開圖 圓柱投影展
3、開圖 圓錐投影展開圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,參考橢球：用于投影的橢球稱為參考橢球 標(biāo)準(zhǔn)線：指投影面與參考橢球的切線。 對(duì)于圓柱和圓錐投影，相切時(shí)只有一條標(biāo)準(zhǔn)線，而相割時(shí)有兩條標(biāo)準(zhǔn)線；標(biāo)準(zhǔn)線比例系數(shù)為1。標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)線、標(biāo)準(zhǔn)緯線 中心線：定義了地圖投影的中心或原點(diǎn)。中央經(jīng)線、中央緯線 橫坐標(biāo)東移和縱坐標(biāo)北移,3、常用的地圖投影 1）橫軸墨卡托投影 墨卡托投影的變種，墨卡托投影用標(biāo)準(zhǔn)緯線，橫軸墨卡托投影用標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)線 要求參數(shù)：中央經(jīng)線的比例系數(shù)、中央經(jīng)線的經(jīng)度、中央緯線的緯度、橫向坐標(biāo)東移假定值和縱坐標(biāo)北移假定值 2）蘭伯特等角圓錐投影 適用于東西伸展大于南北伸展的
4、中緯度地區(qū) 割投影 要求參數(shù)：第一標(biāo)準(zhǔn)緯線、第二標(biāo)準(zhǔn)緯線、中央經(jīng)線、投影原點(diǎn)的緯度、橫向坐標(biāo)東移假定值和縱坐標(biāo)北移假定值,3）阿伯斯等積圓錐投影 要求參數(shù)與蘭伯特等角圓錐投影相同 不同：阿伯斯等積投影/蘭伯特等角投影 4）等距圓錐投影 要求參數(shù)與蘭伯特等角圓錐投影、阿伯斯等積圓錐投影相同 保持了所有經(jīng)線和一或兩條標(biāo)準(zhǔn)線上的距離性質(zhì),地理格網(wǎng),中國的蘭伯特等角圓錐投影：中央經(jīng)線105E，標(biāo)準(zhǔn)緯線25N和47N，投影原點(diǎn)緯度0N橫坐標(biāo)東偏移0，縱坐標(biāo)北偏移0 中國地圖的投影,4、基準(zhǔn)面 1）橢球體 橢球體是地球的近似模型；因?yàn)榈厍虺嗟婪较蚵怨?，所以橢球體在赤道方向有一長軸，連接兩極方
5、向有一短軸；橢球體是橢圓沿短（極）軸旋轉(zhuǎn)一圈形成的球體 2）基準(zhǔn)面 地圖坐標(biāo)系由大地基準(zhǔn)面和地圖投影確定，大地基準(zhǔn)面是利用特定橢球體對(duì)特定地區(qū)地球表面的逼近，因此每個(gè)國家或地區(qū)均有各自的大地基準(zhǔn)面,三、坐標(biāo)系,地圖投影為小比例尺地圖制圖提供了工作底圖；小比例尺地圖制圖強(qiáng)調(diào)地圖投影變形，故需選擇合適的投影以保留所需性質(zhì) 平面坐標(biāo)系一般用于大比例尺地圖制圖，例如1:25 000或更大比例尺，坐標(biāo)系設(shè)計(jì)是用于精確計(jì)算和定位的，因此，要素的絕對(duì)位置和它與其他要素的相對(duì)位置的精度比地圖投影所保留的性質(zhì)更重要 為達(dá)到所需的測量精度，一個(gè)坐標(biāo)系通常分成不同的帶，每個(gè)帶基于不同的地圖投影,通用橫軸墨卡托格網(wǎng)
6、系統(tǒng)（UTM） UTM格網(wǎng)系統(tǒng)適用于全世界范圍，將84N到80S的地球表面分成60個(gè)帶，每個(gè)帶覆蓋6個(gè)經(jīng)度 六度帶自0度子午線起每隔經(jīng)差6度自西向東分帶，帶號(hào)依次編為第 1、260帶 我國的經(jīng)度范圍西起 73東至135，可分成六度帶十一個(gè)，各帶中央經(jīng)線依次為75、81、87、、117、123、129、135 六度帶可用于中小比例尺（如 1：250000）測圖，三度帶可用于大比例尺（如 1：10000）測圖，城建坐標(biāo)多采用三度帶的高斯投影。,高斯-克呂格投影坐標(biāo) （橫軸墨卡托投影） 高斯-克呂格(Gauss-Kruger)投影簡稱“高斯投影”，又名“等角橫切橢圓柱投影”，地球橢球面和平
7、面間正形投影的一種。德國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家高斯（Carl Friedrichauss，1777一 1855）于十九世紀(jì)二十年代擬定，后經(jīng)德國大地測量學(xué)家克呂格（Johannes Kruger，18571928）于 1912年對(duì)投影公式加以補(bǔ)充，故名 。 該投影按照投影帶中央子午線投影為直線且長度不變和赤道投影為直線的條件，確定函數(shù)的形式，從而得到高斯一克呂格投影公式。投影后，除中央子午線和赤道為直線外， 其他子午線均為對(duì)稱于中央子午線的曲線 。,高斯-克呂格投影坐標(biāo) （橫軸墨卡托投影）續(xù) 我國的基本比例尺地形圖(1:5千，1:1萬，1:2.5萬，1:5萬，1:10萬，1:25萬，1
8、:50萬，1:100萬)中，大于等于50萬的均采用高斯-克呂格投影(Gauss-Kruger)，這是一個(gè)等角橫切橢圓柱投影，又叫橫軸墨卡托投影(Transverse Mercator) 小于50萬的地形圖采用等角正軸割圓錐投影，又叫蘭勃特投影(Lambert Conformal Conic)；海上小于50萬的地形圖多用等角正軸圓柱投影，又叫墨卡托投影(Mercator)。一般應(yīng)該采用與我國基本比例尺地形圖系列一致的地圖投影系統(tǒng)。,高斯-克呂格投影,四、arcinfo投影和投影變換,所有GIS軟件包都有投影和重新投影功能 Arcinfo提供兩種投影方法：Projection和Projection Utility Projection：僅局限于對(duì)以十進(jìn)制數(shù)形式表示的地理坐標(biāo)（經(jīng)緯度值）進(jìn)行投影 Projection Utility：一個(gè)基于向?qū)У墓δ?，能將shapefile從地理坐標(biāo)投影到坐標(biāo)系，或?qū)⒁粋€(gè)坐標(biāo)系投影到另一個(gè)坐標(biāo)系，或從一個(gè)基準(zhǔn)面轉(zhuǎn)到另一個(gè)基準(zhǔn)面,
地圖投影和坐標(biāo)系統(tǒng)
